(57)【要約】  エネルギーの状態を変換するエネルギー変換機器のエネルギー変換効率の改善を図る制御管理システムであり、総合管理装置１と、各事業所に設置される場所制御装置３と、場所制御装置３に接続された機器コントローラ４及び機器コントローラ４によって運転が制御される機器５から構成される。場所制御装置３は、これに記憶された複数の機器制御プログラムから制御対象となる機器に最適な機器制御プログラムを選択して機器の運転を制御する。統合管理装置１は、外センサー６より得られる外部環境条件値、内センサー７より得られる内部環境条件値から機器５運転の不具合の有無及びその種類を判別し、是正措置を指示し、予防保全のデータの提示を行うと共に、運転の省エネルギー効果を算出し、提示する。
2011148647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギーの状態を変換するエネルギー変換機器の運転を制御するための機器コントローラと、  前記エネルギー変換機器の運転により制御される外部環境条件値を検出する外センサーと、  前記エネルギー変換機器の運転に起因して発生変化する当該機器の内部環境条件値を検出する内センサーと、  前記機器コントローラが複数接続されると共に、前記複数の機器コントローラにそれぞれ適用される複数の機器制御プログラムを記憶部に記憶した場所制御装置と、  前記場所制御装置が通信回線を経由して通信可能に接続された統合管理装置を備え、  前記場所制御装置は、前記外センサーにより検出された外部環境条件値と前記内センサーにより検出される当該機器の内部環境条件値を前記統合管理装置に送信し、  前記統合管理装置は、前記場所制御装置から送信された前記外部環境条件値と前記内部環境条件値を、それらの値及び相互関係を、時系列要素を含めて、正常状態の値と対比、診断して不具合の有無、不具合の種類を判断し、不具合と判断されたときは当該不具合の是正措置を指示すると共に、省エネルギー運転のための制御条件を含まない機器制御プログラムである基準プログラムに前記送信された外部環境条件値を適用して前記エネルギー変換機器の運転のシミュレーションを行うことによって、前記エネルギー変換機器の運転に適用され前記場所制御装置に記憶された機器制御プログラムの資質を評価し、かつ省エネルギー運転効果値を出力し、  更に、前記統合管理装置は、前記場所制御装置から送信された前記外部環境条件値と前記内部環境条件値から必要な値を選択し、長期診断を行うために必要な期間記憶し、これら記憶された値に基づいて長期診断を実施し、前記長期診断の結果及び必要な期間記憶された値によって、前記エネルギー変換機器の修理及び／又は予防保全業務を行わせることを特徴とするエネルギー変換機器の制御管理システム。
【請求項２】
前記場所制御装置は、前記統合管理装置に記憶された省エネルギー運転のための制御条件を含まない機器制御プログラムである基準プログラムによって、資質を評価され、認証された複数の機器制御プログラムの中から前記機器コントローラに適合する複数の機器制御プログラムを選出し、選出された機器制御プログラム個々について前記外部環境条件値を適用して、制御の目標とする値を算出するシミュレーションを行い、最良のシミュレーション結果を得た機器制御プログラムを選択プログラムとして前記機器コントローラにダウンロードし、前記機器コントローラは前記選択プログラムにしたがって前記エネルギー変換機器を制御することを特徴とする請求項１記載のエネルギー変換機器の制御管理システム。
【請求項３】
前記統合管理装置は、予想される不具合事項について、予想される前記外部環境条件値と前記内部環境条件値についての正常なときの値と、シミュレーションによって予想される不具合時に前記各値の変化状況を記憶しておき、実測された値とシミュレーションによって得られた不具合時の値とを対比することによって、不具合の種類を判断することを特徴とする請求項１記載のエネルギー変換機器の制御管理システム。
【請求項４】
前記統合管理装置は、前記場所制御装置から送信され入力された外部環境条件値と、省エネルギー運転のための制御条件を含まないプログラムである基準プログラムとを組み合わせて、制御の目標とする値を求めるシミュレーションを実施して得られるシミュレーション値と、前記場所制御装置から送信され入力された内部条件値に含まれる制御の目標とする実測値との差を省エネルギー運転の効果値として出力し、前記省エネルギー運転の効果値が、予め取得した蓄積データ、履歴データ及び経験則に基づいて設定された制限範囲を満足しないときは、前記エネルギー変換機器の制御に適用したプログラムの資質が不適格であると判断し、前記制御に適用したプログラムの修正ないしは廃棄措置を行うことを特徴とする請求項１記載のエネルギー変換機器の制御管理システム。
【請求項５】
前記エネルギー変換器を既存設備に適用するとき、省エネルギー運転のための制御条件を含まない機器制御プログラムである基準プログラムは、前記既存設備に既に適用されている機器制御プログラムとするすることを特徴とする請求項１記載のエネルギー変換機器の制御管理システム。
【請求項６】
前記エネルギー変換機器は、複数の機器の組み合わせにより構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載のエネルギー変換機器の制御管理システム。
【請求項７】
前記場所制御装置にエネルギー変換機器が設置される事業所の屋外の環境条件を検出する屋外センサーが接続され、前記屋外センサーの検出値を参照し、制御の対象となるエネルギー変換機器又はエネルギー変換機器を構成する機器の組み合わせを選択することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載のエネルギー変換機器の制御管理システム。
【請求項８】
前記機器コントローラには、過電流検出センサー、漏電検出センサー、温度検出センサーの少なくともひとつが設置され、上記センサーにより検出された値が予め定めた一定の値を超えたとき、前記機器コントローラに接続されたエネルギー変換機器の故障と判断し、当該エネルギー変換機器の運転を停止させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載のエネルギー変換機器の制御管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、複数の機器の組み合わせにより構成されるエネルギー変換機器の動作が最適になるように制御し、かつ、それらの状態を遠隔監視して管理するエネルギー変換機器の制御管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  生産設備を備えた工場やその他の事業所等を含む産業分野において、従前比において、一定量以上の使用エネルギーの削減のために省エネルギー対策が計画され、その達成を目指す取り組みが行われている。このような省エネルギーを達成するため、エネルギーに関連する装置である、例えば燃料電池、太陽光等の発電機器、コゼネレーション機器、住宅の設備機器、ハイブリット駆動機器、空調機器、給湯器、照明などの分野で、エネルギー変換効率を高めた機器の開発や、個々の機器、または同じ場所で使用されるグループ機器群への最適制御方式の適用など種々の試みがなされている。【０００３】  さらに、最近においては、電源を含むエネルギー供給の最適化、更にはエネルギーの最大利用効率を目的として、統合エネルギー供給システムが提案されている。【０００４】  ところで、従来、各種のエネルギー変換機器の使用エネルギー効率の最適化制御を目指す方式として、履歴データを基に遺伝的アルゴリズムを適用する方式や、モデル制御に最適化制御理論を適用する方式、遺伝的アルゴリズムを用いてシミュレーションを行う方式等、さまざまな方式が開発されている。しかし、実際に用いられいる使用エネルギー効率の最適化を図る制御方式は、エネルギー変換機器、例えば温水器を単独で制御するか、せいぜい類似した機器グループ、例えばコンビニエンスストア数軒分の冷凍機及び空調機をまとめて制御するか、単独で機能を発揮する機器に含まれる複数の構成グループ、例えばハイブリット自動車を構成するガソリンエンジン、電気モータ、バッテリをまとめて制御するものに限られている。【０００５】  また、他の使用エネルギー効率の最適化制御方式としてマイクログリッド配電方式がある。これは、小範囲に存在する電気、熱エネルギーの供給、貯留施設及びそれらの需要家の群を制御する方式であるが、小規模な割に制御が複雑であり、費用対効果の点で問題があり実用例も少ない。【０００６】  一方、上述したようなエネルギー変換機器が関係する火災などの災害や人身事故、故障、設備停止等による損害も多く発生しており、それらの防止のための保守点検作業も、複数の機器の組み合わせにより構成される機器システムの複雑化、高機能化に伴って煩雑化し、それら諸々の費用の増大は経営環境を大きく悪化させている。【０００７】  これら災害や人身事故、更には機器の故障の発生を防止するための機器やシステムの開発も要望されることに加えて、これらの発生を予見し、事前に処置するいわゆる予防保全（ＰＭ：Preventive Maintenance）の重要性が高まっている。【０００８】  なお、使用エネルギー効率の最適化制御方式に関する発明を開示する文献として、特開２００７−２８７０６３号公報（特許文献１）や、特開２００９−２８１６１９号公報（特許文献２）に記載されるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２８７０６３号公報
【特許文献２】特開２００９−２８１６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  上述したような従来用いられ、あるいは提案されている使用エネルギー効率の最適化である省エネルギーを目指す機器の制御方式には次のような問題点がある。即ち、種々提案されている省エネルギーを目指す制御方式は、先端理論を背景に、限られた分野及び範囲の実用に留まり、費用対効果の点、汎用性の点等に問題がある。【００１１】  即ち、モデル制御に最適制御理論を適用する方式、マイクログリッド配電方式等は、構成複雑でしかも技術レベルが高いものであるので、その実用化に向けての開発に多くの時間と工数がかかり、費用対効果の点において問題があり、その他遺伝的アルゴリズムを用いてシミュレーションを行う方式等は制御範囲が狭く実用例も少ない。【００１２】  そして、上述したようなエネルギー変換機器ないし機器群の制御方式は、ほとんど省エネルギーを目指す即時的に制御する方式であり、ある期間に亘って予め計画された効率で運転を維持しているか、あるいは機器の温度上昇は日月と共に変化がある等の外部環境条件値や内部環境条件値を監視し、この監視から得られる値の傾向から、異常を検出し、故障原因を判別し、是正措置を行い、予防保全のためのデータの提供を可能とするような制御システムは皆無である。【００１３】  また、すでに稼動している厖大な容量の機器を対象に、省エネルギー及び保全面の改善を適切な費用で実現する管理システムも前例がない。【００１４】  そこで、本発明は、単独ないしはグループとして機能する複数の機器により構成されるエネルギー変換機器の省エネルギーを目指す最適制御方式と殆ど同じ制御効果を発揮する、実用的で、開発に要する時間と工数が少ない制御方式を実用化し、普遍化し得る制御管理システムを提供することを目的に提案されたものである。【００１５】  さらには、統合エネルギー供給システムを構成するエネルギー変換器における省エネルギーの最適制御方式を実用化し、普遍化し得る制御管理システムを提供することを目的に提案されたものである。【００１６】  さらに、具体的には、本発明は、エネルギー変換機器が制御対象とする外部環境条件値、エネルギー変換機器の運転に起因して発生変化する当該機器の内部環境条件値を監視し、かつシミュレーションを行うことによって、省エネルギー運転の効果を判定すると共にその制御に適用したプログラムの資質を評価し、最良状態を維持し、それらの監視、判定の傾向から異常の有無を検出し、故障原因を判別し、是正措置を行い、予防保全のためのデータ及び省エネルギー効果のデータの提供が可能であって、しかも既設機器、システムにも適切な費用で適用が可能なエネルギー変換機器の制御管理システムを提供することを技術課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】  上述したような技術課題を解決するために提案される本発明は、管理センターに設置される統合管理装置と、これに通信回線を経由して接続され、各事業所に設置される場所制御装置と、各場所制御装置に接続される複数の機器コントローラと、これら機器コントローラに接続され制御される機器から構成される。【００１８】  そして、機器コントローラによって制御される機器は、エネルギーの状態を変換するエネルギー変換機器であって、例えば光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電機器や、燃料の熱エネルギーを電気及び温湯の熱エネルギーへ変換するコージェネレーション機器、さらには、電気動力を冷熱及びそれを搬送する流体運動に変換する空調機器、電気を光エネルギーに変換する照明機器など、エネルギーの形態を各種態様のエネルギーに変換する機器の総称をいう。【００１９】  上述した機器コントローラは、それが制御するエネルギー変換機器の起動停止やその運転効果を変化させるための制御装置であり、例えば電動機に付属するインバータ又は電磁開閉器と、これを制御する温度調節器やプログラマブルコントローラとの組み合わせにより構成されている。これら機器コントローラには、さらに、当該エネルギー変換機器が設置され、あるいは当該機器により制御される室内の温度等の外部環境条件を検知する外センサーと、エネルギー変換機器の出力や温度上昇等の内部環境条件を検知する内センサーが接続されている。【００２０】  そして、機器コントローラは、場所制御装置から指令される室内温度等の制御目標値と、当該機器コントローラに接続された室内温度等の外部環境条件を検知する外センサーの検出値とを一致させるように、エネルギー変換機器である空調機の電磁開閉器の開閉、若しくはインバータによる空調機の回転数の変化による空調能力の調節を行うことによって自動制御の一種であるループ制御動作を行う。【００２１】  また、場所制御装置は、所定の事業所内に設置され、この場所制御装置に機器コントローラを介して接続されるエネルギー変換機器及びこれらエネルギー変換機器を構成する機器を最適な省エネルギー運転状態、又は最適に近い省エネルギー運転状態に維持するように動作する。【００２２】  そして、場所制御装置には、この場所制御装置に機器コントローラを介して接続されるエネルギー変換機器を制御するための予め準備された機器制御プログラムが記憶されている。このプログラムは、場所制御装置に設けられた記憶部に記憶される。【００２３】  場所制御装置に記憶される機器制御プログラムは、この場所制御装置が設置される事業所内に設置されるエネルギー変換機器を構成する機器の種類、季節、時間運転パターン、機器の特性や定格、間欠運転や可変速度運転、機器の組み合わせ運転、電気料金等の制御条件、実用される外部環境条件の値、内部環境条件の値の範囲、制御目標値などの諸条件を組み合わせて作成される。【００２４】  ところで、所定の事業所内に設備される機器の種類は限られており、その他の条件も制限があるため、機器制御プログラムは、比較的少数で、履歴データや経験則に基づいて、比較的少ない時間と工数で作成が可能である。但し、機器制御プログラム内の係数が変化す��際は係数表を準備するなどして、コンピュータによる自動作成が可能である。【００２５】  また、機器制御プログラムに基づいて運転されるエネルギー変換機器の運転結果と、統合管理装置に記憶された基準プログラムによるシミュレーション結果とを対比することによって、場所制御装置に記憶された複数の機器制御プログラムの資質を評価し、不具合な機器制御プログラムを廃棄又は改善を行うことによって、場所制御装置に記憶される機器制御プログラムの資質を最良状態に維持する。【００２６】  さらに、場所制御装置には、エネルギー変換機器が設置される事業所の屋外の環境条件を検出する屋外センサーが接続される。そして、場所制御装置は、この場所制御装置に接続された屋外センサーの検出値を参照し、制御の対象となるエネルギー変換機器又はエネルギー変換機器を構成する機器の組み合わせを決定し、機器毎に機器コントローラに接続された外センサー及び内センサーの検出値、制御条件を基に、記憶部に記憶された複数の機器制御プログラムを選択する。そして、選択した複数の機器制御プログラム一件ごとに制御目標値に応じた検証を順次行う。例えば選択した機器制御プログラムの目標がエネルギー費用を最小とするならば、エネルギー費用算出のシミュレーションを実施し、エネルギー費用最小の結果を得た機器制御プログラムを選択し、この選択された機器制御プログラムを機器コントローラにダウンロードし、この機器制御プログラムに基づく制御目標値を機器コントローラに指示し、この機器コントローラに接続された機器を制御する。【００２７】  そして、場所制御装置は、機器コントローラにダウンロードされる機器制御プログラムを選択した条件がある値以上変化したときには、選択した機器制御プログラムを上述したような手順で検証を行って選択する機器制御プログラムの差し替えを行い、最適に近い機器の制御状態を維持する。【００２８】  そして、統合管理装置は、場所制御装置から入力された内部環境条件値と外部環境条件値に基づいて省エネルギー運転の効果を算出出力し、機器コントローラに接続されたエネルギー変換機器を制御する機器制御プログラムの資質を評価是正し、エネルギー変換機器の異常の発生を検知して是正措置を行うと共にエネルギー変換機器の運転を長期的に監視し、災害、事故、故障の発生を防止する予防保全を行うなど全体の管理を担当する。【００２９】  この統合管理装置は、前述の場所制御装置とは通信回線を経由して接続され、エネルギー変換機器の制御に適用された機器制御プログラムと制御目標値、外部環境条件値及び内部環境条件値が所定時刻ごとに入力され、まず初診断部でこれらの数値を比較、診断し、結果が不適格ならその内容によって、制御に適用された機器制御プログラム及び／又は制御目標値を変更するなどの改善措置を行う。【００３０】  統合管理装置に設けられた初診断部及び再診断部には、省エネルギー運転の効果値算出のためと、エネルギー変換機器の制御に用いられた機器制御プログラムの資質評価のためとに利用される基準プログラムが記憶されており、入力された外部環境条件値と基準プログラムとを組み合わせて、例えばエネルギー量を求めるシミュレーションを実施し、このときのシミュ��ーション値と、入力された内部環境条件値に含まれる例えばエネルギー量の実測値との差が省エネルギー運転の効果値となり、これを記録、出力し、省エネルギー運転の効果値が設定された制限範囲を満足しないときは、このときの制御に適用した機器制御プログラムの資質が不適格であると判断して、この機器制御プログラムの改善ないしは廃棄の措置を行う。【００３１】  そして、省エネルギー運転効果値の制限範囲は、履歴データや経験則に基づいて決められ、統合管理装置内部の記録部に蓄積された諸数値によって修正される。【００３２】  また、統合管理装置に記憶された基準プログラムとは、機器制御プログラムの改善が実施される以前の省エネルギー運転のための制御条件を含まないプログラムのことで、既存の機器コントローラに接続されたエネルギー変換機器に適用される機器制御プログラムの資質の評価を行う場合には、既存のエネルギー変換機器の運転に適用されている機器制御プログラムが基準プログラムとなり、機器の構成や組み合わせが変更されて機器コントローラに接続されるエネルギー変換機器に適用される機器制御プログラムの資質の評価を行うにあっては、新たに機器コントローラに接続されるエネルギー変換機器を標準的な制御で、省エネルギー運転のための制御条件を含まない機器制御プログラムを基準プログラムとする。【００３３】  なお、統合管理装置によるエネルギー変換機器の制御に適用された機器制御プログラムの資質、省エネルギー運転の効果値について、改善措置の結果が予想される時間経過後、同様な手続きで再診断を行い、結果が不適格なら、異常と判断し、現地調査のうえ修理を行う。【００３４】  ところで、機器コントローラに接続されたエネルギー変換機器の故障診断のため、場所制御装置から通信回線を経由して統合管理装置の初診断部、再診断部に入力されたデータのうち必要なもの、例えば外部環境条件値のうちの温度と内部環境条件値のうちのエネルギー量等の相関がある値の組み合わせや、内部環境条件値のうちの対地漏洩電流値等の経年変化が予想される値を長期間に亘り記録し保管しておき、その変化状態を調査する。例えば、エネルギー変換機器が空調機器であるとき、初診断部、再診断部に入力され記録された外気温度など外部環境条件値の変化に対して内部環境条件値の変化状態が著しいときは、原因として、空調機器が適用される施設用途の変更、顧客が空調温度を手動で変えるなど顧客要求の変化があげられる。そして、内部環境条件値の急激な変化の原因の一つである機器そのものの故障は、機器コントローラに設置してある過電流検出センサー、漏電検出センサー、温度検出センサー等が動作して機器を停止させる。【００３５】  初診断部、再診断部に記録し保管された内部環境条件値は、その変化が緩やかなときは、例えば、機器の磨耗、絶縁劣化が進行しており、放置すれば、故障、事故を引き起こす可能性があり、事前に補修する、いわゆる、予防保全のためのデータとする。【００３６】  以上は、統合管理装置の初診断部、再診断部に入力され記憶されたデータ値からの診断であるが、このほか本発明の診断では、機器制御プログラム毎に、正常時及び異常の種類ごとに外部環境条件値の変化と内部環境条件値の��化について、シミュレーションを行い、その変化傾向をデータとして記憶させておき、シミュレーションデータ値と検出した内部環境外部条件値等のデータ値とを対比させることによって異常の種類を推定することもできる。
【発明の効果】
【００３７】  上述したように、本発明は、比較的少ない時間と工数で作成が可能な機器制御プログラムによって、最適状態に近い制御状態でエネルギー変換機器の制御が可能となり、省エネルギーのデータの提供が可能となり、小規模の需要家まで、広範囲に、省エネルギー効果対所要費用の値を向上させることができる。【００３８】  また、同一設備で、異常の有無を検出し、故障原因を判別し、是正措置を行い、そのデータによって的確な予防保全を行うことで、信頼性を向上させ、安全な、故障の少ない状態に維持することができ、故障による停止がもたらす諸損害費用やエネルギー費用と共に保守費用も低減させることができる。所要エネルギー量の削減の結果、二酸化炭素ガス排出量も削減することができる。【００３９】  さらに、本発明は、既存のエネルギー変換機器を含むシステムにも適切な費用で容易に適用が可能である。【００４０】  さらにまた、本発明は、統合エネルギー供給システムを構成するエネルギー変換器における省エネルギーの最適制御を実現する制御管理システムに適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明が適用されたエネルギー変換機器の制御管理システムの一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る制御管理システムを構成する場所制御装置の一実施の形態を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明に係る制御管理システムを構成する統合管理装置の一実施の形態を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明に係る制御管理システムを中規模の病院に適用した実施の形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】  以下、本発明を適用したエネルギー変換機器の制御管理システムの実施の形態を図面を参照しながら説明する。【００４３】  図１は、本発明を適用したエネルギー変換機器の制御管理システムの一実施の形態を示すブロック図であり、この制御管理システムは、管理センター等に統合管理装置１が設置され、この統合管理装置１にインターネット等の通信回線８を経由して場所制御装置３が接続されている。場所制御装置３は、例えば所定の複数の事業所２内に設置されている。これら場所制御装置３には複数の機器コントローラ４が接続され、各機器コントローラ４には機器５が接続されている。【００４４】  そして、機器コントローラ４には、機器５によって空気調和されている室内の温度、湿度、光度等の外部環境条件を検出する外センサー６が接続され、この外センサー６によって検出された室内の外部環境条件値が入力される。【００４５】  また、場所制御装置１が設置された事業所２の屋外の環境条件を検出する屋外センサー６３が設けられ、この屋外センサー６３によって検出された事業所２の屋外の環境条件値を場所制御装置３に入力する。【００４６】  さらに、機器コントローラ４には、内センサー７が接続されている。内センサー７は、機器５の運転によって発生する消費電力、発生電力、電流、機器温度、回転数、流量、光束等の内部条件を、機器５の内部又はその近傍、あるいは機器コントローラ４の内部で測定し、その測定した値を内部環境条件値として機器コントローラ４に入力する。【００４７】  本実施の形態において、機器コントローラ４に接続され、機器コントローラ４によって制御される機器５は、エネルギー変換を行う機器であって、例えば冷熱機器においては、電力や燃料を入力する電動機や原動機で駆動される圧縮機、温冷風や温冷水を搬送する送風機やポンプなどがあり、これらの運転によって生じる、温度、湿度等の外部環境条件の変化は外センサー６によって検出され、電力、需要電力、機器温度、回転数、流量、等、機器５の運転によって発生する内部条件の変化は内センサー７によって検出される。これら内センサー６、外センサー７によって検出されたデータは、機器コントローラ４に入力される。【００４８】  なお、上述の圧縮機、フアンやポンプなどの機器５を電動機で駆動する際、それらの運転効果を変化させるため電動機に付設される回転数変化のためのインバータ等の可変速度機器は、機器コントローラ４の一部として取り扱う。【００４９】  機器コントローラ４は、例えば電動機で駆動されている機器においてはインバータ又は電動機などの負荷を電源に接続し開放する電磁開閉器と、これを制御するプログラマブルコントローラや各種の調節器との組み合わせ等により構成され、場所制御装置３からダウンロードされた機器制御プログラムにしたがって場所制御装置３から指令される例えば室内温度等の機器コントローラ４の制御目標値と、外センサー６で検出された室内温度などの外部環境条件値とを比較して、この差を少なくするように機器の回転数を変更、又は起動、停止を指令する等、いわゆる自動制御の一種であるループ制御を行う。【００５０】  以上述べた自動制御の動作は、場所制御装置３からダウンロードされた機器制御プログラム及び場所制御装置３から指令された機器コントローラ４の制御目標値（以下、単に制御目標値と称する。）にしたがって実行される。【００５１】  また、機器コントローラ４は、機器５の運転によって発生する温度上昇等の内センサー７によって検出される内部環境条件値を制御条件とし、例えば温度上昇値や漏洩電流値が限界値を超えたときには、機器５に減速又は停止を指令するなどし、機器５の故障防止のための制御も行う。【００５２】  さらに、機器コントローラ４は、外センサー６によって検出された外部環境条件値と内センサー７によって検出された内部環境条件値のうち、場所制御装置３から指令された条件値をこの場所制御装置３に送信する。【００５３】  そして、場所制御装置３は、この場所制御装置３に機器コントローラ４を介して接続されている全ての機器５及びこの機器５を構成する要素の組み合わせの制御状態を最適に維持するように機能する。この場所制御装置３の内部には、制御する機器５及びその電線路の漏電、絶縁不良を検出する漏電検出センサー、さらには全体の需要電力を検出するデマンドメータが内センサー７３として設置されることもあある。これらの内センサー７３により検出されたデータに基づいて絶縁不良による火災や感電災害の予防や、更には需要電力の超過による電気料金の追加を防止するための制御も行う。なお、漏電検出センサーは、機器コントローラ４内に内センサーの一部として設置されることもある。【００５４】  そして、本実施の形態で用いられる場所制御装置３は、図２に示す機能ブロック図で表され、図１に示すように、統合管理装置１とはインターネット等の通信回線８を経由して接続され、その設置された事業所２内の機器コントローラ４とはＬＡＮや光ケーブル等でネットワークを形成している。【００５５】  この場所制御装置３は、図２に示すように、制御条件記憶部３１と、環境条件記憶部３２と、制御プログラム記憶部３３と、制御プログラム選択部３４と、シミュレーション部３５と、選択プログラム記憶部３６と、制御目標値記憶部３７とを備える。【００５６】  場所制御装置３に設けられる制御条件記憶部３１は、例えば、機器コントローラ４によって制御される機器の出力、効率などの特性、各部分の温度や電力の限度や範囲、エネルギー消費、エネルギー価格、曜日、季節、時間帯との関係等、最適制御を行う際の検討項目が記憶され、これらの項目の値は機器制御プログラムに制御条件値として入力されると共に後述するように統合管理装置１においてシミュレーションを行う際の入力値として利用される。【００５７】  また、環境条件記憶部３２は、機器コントローラ４及び場所制御装置３から取得した外部環境条件値及び内部条件値を記憶する。【００５８】  さらに、制御プログラム記憶部３３には、事業所内の機器の種類、季節、時間、運転パターン、機器の特性や定格、間欠運転や可変速度運転、機器の組み合わせ運転、電気料金等の制御条件、実用される外部条件値と内部条件値の範囲、制御目標値などの諸条件を組み合わせて事業所２内に設置される機器５又は想定される機器の組み合わせを含む事業所内に設置される全ての機器の制御に適用できる複数の機器制御プログラムが記憶され��保管される。【００５９】  制御プログラム記憶部３３に記憶された機器制御プログラムは、統合管理装置１によって、機器制御プログラムとしての資質が評価され、その評価の結果に基づいて改善され、又は廃棄される等され、機器制御プログラムとしての資質が最良状態に維持されている。【００６０】  さらにまた、制御プログラム選択部３４は、まず、場所制御装置３に接続された屋外センサー６３が検出した屋外の外部環境条件及び制御条件記憶部３１に記憶された制御条件を基に、制御の対象となる機器又は機器の組み合わせを決め、次いで、エネルギー変換機器を構成する前述したような単一の機器又は複数の機器の組み合わせ毎に、それらの機器を制御する制御条件及び制御する機器コントローラ４に接続されている外センサー６により検出される外部環境条件値を基に制御プログラム記憶部３３に記憶されている機器制御プログラムの中からいくつかの機器制御プログラムを選出する。【００６１】  そして、シミュレーション部３５は、選出された複数の機器制御プログラムの一件毎に、この制御が目指す、例えばエネルギー費用最小を目指すならば、外センサー６により検出される現在の外部環境条件値、内センサー７により検出される現在の内部環境条件値を参考に、機器制御プログラムに沿って機器コントローラ４の制御目標値を実用範囲内で変化させて運転したときのエネルギー費用を算出するいわゆるシミュレーションを実施し、エネルギー費用最小の結果を得た機器制御プログラムを選択プログラムとして選択プログラム記憶部３６に、そのときの選択プログラムに指示した制御目標値を制御目標値記憶部３７にそれぞれ記憶させる。【００６２】  次いで、選択プログラム記憶部３６に記憶されている選択プログラムを該当する機器コントローラ４にダウンロードし、さらに、制御目標値記憶部３７に記憶されている該当する制御目標値を機器コントローラ４に指示し、機器を制御する。【００６３】  制御プログラム記憶部３３に記憶された機器制御プログラムを選択した条件がある値以上変化すれば、選択プログラムも同様な手続きを踏んで差し替えられ、選択プログラムと対をなす制御目標値が機器コントローラ４に指示され、最適に近い制御状態を維持することができる。【００６４】  次に、通信回線８を経由して場所制御装置３が接続された統合管理装置１は、図１及び図３に示すように、場所制御装置３から機器の制御に適用された選択プログラムと制御目標値、外部環境条件値及び内部環境条件値と共にシミュレーションの際に適用して算出した諸数値等がある時刻毎又は呼び出しに応じて入力される。これらの値は、まず図３に示される初診断部１１で比較、診断される。【００６５】  例えば、エネルギー変換機器が空調機器であって、外気温度など外部環境条件値の直線的変化に対して内部環境条件値のうちの機器への入力は、通常直線的に近い変化をするが、この関係が破れたときの原因として、施設用途の変更、顧客が空調温度を手動で変えるなど顧客要求の変化があげられる。急激な入力の増加の原因の一つである機器そのものの故障は、機器コントローラ４に設置してある過電流検出センサー、漏電検出センサー、温度検出センサー等により検出される。すなわち、機器そのものの故障は、その機器に供給される電流の変化、あるいは電圧の変化、温度の変化として検出される。そして、上記各センサーにより検出される検出値が予め設定した値を超えたときには、機器コントローラ４は、機器の故障と判断し、当該機器の運転を停止する。【００６６】  そして、初診断部１１での診断の結果が不適格なら以上のデータを改善対策部１２へ送付する。【００６７】  また、初診断部１１及び再診断部１３には、省エネルギー運転の効果値の算出のためと、プログラム資質の評価のために利用される基準プログラムが記憶されており、入力された外部環境条件値とここに記憶された基準プログラムとを組み合わせて、例えばエネルギー量を求めるシミュレーションを実施し、このときのシミュレーション値と、入力された内部環境条件値に含まれる例えばエネルギー量の実測値との差が省エネルギー運転の効果値となり、これを記録部１４，１５で記録し出力すると共に、前記省エネルギー運転の効果値が設定された制限範囲を満足しないときは、このときの制御に適用した機器制御プログラムの資質が不適格であると判断して、機器制御プログラムの改善ないしは廃棄措置を場所制御装置３に指令する。【００６８】  前述の省エネルギー運転効果値の制限範囲は、履歴データや経験則に基づいて決められ、記録部１４，１５に蓄積された諸数値によって修正される。【００６９】  また、初診断部１１及び再診断部１３に記憶される基準プログラムとは、このエネルギー変換機器の制御管理システムによる改善を実施する前の制御状態に相当し、省エネルギー運転のための制御条件を含まない機器制御プログラムであり、既存の機器若しくは機器の組み合わせにより構成されるエネルギー変換機器において本発明に係る制御管理システムを適用する際は、既存の機器制御プログラムが基準プログラムとなり、新たに機器を選択し若しくは新たな機器の組み合わせにより新規なエネルギー変換機器を構成したときには、省エネルギー運転のための制御条件を含まない機器制御プログラムを基準プログラムとする。【００７０】  そして、統合管理装置１に設けられる改善対策部１２は、以上のデータを時系列的に同じ項目又は相互に比較するほか、機器制御プログラム毎に、正常時及び異常の種類毎に外部環境条件値の変化と内部環境条件値の変化について、シミュレーションを行い、その変化傾向をデータとして記憶させておき、シミュレーションデータ値と検出した外部環境条件値や内部環境条件値等のデータ値とを対比させることによって異常の種類を推定する。【００７１】  異常の種類によって、該当機器を点検するか、若しくは選択プログラム及び制御目標値の双方又はいずれか一方の差し替え指示を場所制御装置３に対して行うなどの改善措置を行う。【００７２】  改善措置の結果が予想される時間経過後、同様な診断手続きを再診断部１３で行い、結果が不適格なら、異常と判断し、現地調査のうえ修理を行う。【００７３】  機器５の故障診断のため、初診断部１１、再診断部１３に入力されたデータのうち必要なもの、例えば外部環境条件値のうちの温度と内部環境条件値のうちのエネルギー量など相関がある値の組み合わせや、内部環境条件値のうちの対地漏洩電流値など経年��化が予想される値を記録部１４，１５で長期間保管しておき、その変化状態を解析部１６で解析調査する。例えば、内部環境条件値のうちのエネルギー量が上昇するときは、機器５の磨耗、劣化が原因のひとつにあげられ、放置すれば故障を引き起こす。また、出力不変のときの入力の増加は損失の増加であり、損失は発熱となり、火災発生の原因となるので、調査のうえ、予防保全対策を実施する。漏洩電流の増加は機器の絶縁の劣化を意味し、放置すれば絶縁不良による火災、感電事故の原因となるので予防保全対策が必要である。このほかエネルギー購入費用や燃料量の変化も燃費、効率の面から異常の検出のために必要である。【００７４】  また、予防保全の必要性の判断方法は、累積運転時間と、その機器の運転実績から得られた故障間平均時間（ＭＴＢＦ）とを対比させる方法、工学の数値例えば絶縁物の寿命は温度８度上昇するごとに半減するなどを参考にする方法、又はある数値の経年変化の状態を経験則から判断する方法などがある。【００７５】  解析部１６ではこれらの記録値を長期的に解析し、予防保全の資料として出力する。【００７６】  以下に、本発明に係るエネルギー変換機器の制御管理システムを適用した具体例を説明する。【００７７】  図４は、本発明に係る制御管理システムを中規模の病院に適用した例を示すブロック図であり、本例では、場所制御装置３が設置される病院の管理室から約７０ｋｍ離れた場所にある管理センターがあり、この管理センターに設置された統合管理装置１に通信回線８を経由して場所制御装置３が接続される。【００７８】  そして、場所制御装置３には８種類の機器コントローラ４０〜４７が接続され、各機器コントローラ４０〜４７には８種類の機器５０〜５７がそれぞれ接続されている。また、場所制御装置３には外気温度を検知する外センサー６３が設けられ、その内部には機器及び電線路の絶縁抵抗に流れる対地漏洩電流検出センサーと、病院全体の毎３０分間の消費電力量の最大値を示す需要電力センサーとからなる内センサー７３が接続されている。【００７９】  エネルギー変換機器を構成する機器５０は太陽光発電パネルであり、機器コントローラ４０によって日中は最高効率で発電するように自動制御される。したがって、機器コントローラ４０の機器制御プログラムは不要で、内センサーで検出された発電電力量が場所制御装置３へ送信される。【００８０】  エネルギー変換機器を構成する他の機器５１は発電機であり、更に他の機器５２は給湯器であり、これら機器５１，５２は共用の１台のガスエンジンをエネルギー源とするコゼネレーション機器で、同一仕様の機器３台を同一場所で運転し、段階的な出力制御は運転台数の加減、連続的な出力制御は調速機で行い、定格以上の出力にならないように、調速機で自動的に制御する。【００８１】  コゼネレーション機器である機器５２は、更に補助的に使用するヒートポンプ式温水器や温水タンク、それにインバータ制御の温水循環ポンプを含み、これら各種の機器の組み合わせ（グループ）として制御する。また、給湯器である機器５２の付属設備として、ヒートポンプ式給湯器を併設することがある。【００８２】  また、機器５３は空調圧縮機であって、機器５４の空調ポ��プ、フアンは空調圧縮機５３によって加温加冷された空気又は水を目的場所まで搬送、循環させるもので、機器５３である空調圧縮機と共に空調機として、共にインバータ制御によってその能力を制御する。【００８３】  本例では、５台の空調機が各室に分散して配置されているので、各室の外部環境条件中の室内温度が指令された温度に従って制御される。また、内センサー７３は需要電力センサー、漏洩電流センサーである。【００８４】  さらに、機器５５は照明であり、病院内に分布して複数設置されており、場所別、目的別、時刻別、窓寄りなどの条件によって、入り切り、電圧５％減の制御が行われる。【００８５】  さらにまた、機器５６は電熱器、コンプレッサーなどの設備機器で、効果対費用で有利な機器について適切な制御が実施される。【００８６】  さらにまた、機器５７は電力会社からの受電設備で、通過する電力量、需要電力、力率、これら時間帯、季節別に電気料金を設定している。特に、需要電力の超過が予測されるとき、これを抑制する制御が行われる。【００８７】  本例において、電力会社に支払う電気料金を最小にすることを目的とする制御を目指す。このための制御条件として、上述の各機器５０〜５７に応じた制御に加えて下記に示す制御が挙げられる。【００８８】  ａ．深夜２２時から翌朝８時までの深夜料金は格安なので、機器５１、機器５２のコゼネレーション機器のガスエンジンは運転しない。【００８９】  ｂ．また、機器５２の付属設備として、ヒートポンプ式給湯器が設置されるときには、可能な限り深夜のみ温水タンクが満杯になるまで運転し、温水タンクは深夜前にできるだけ空にする。【００９０】  ｃ．需要電力が超過しそうなときは、空調ポンプフアン５４はそのまま運転を続行し、空調圧縮機５３のみ約１０分停止させる。【００９１】  ｄ．照明は時間帯別、場所別に応じて必要な点灯をする。深夜など照度を必要としないときは電圧を５％落として使用する。【００９２】  ｅ．温度制御はＰＩＤ制御よりも段階的に、時間差を持たせて行う。部屋の熱的特性も加味する。【００９３】  以上によって、準備する機器制御プログラムは、制御する全体の機器単体及び関連運転に適用するように、時刻順に外部環境条件、内部条件、省エネルギー運転のための制御条件を加味したものとなり、類似した複数の機器制御プログラムが作成される。そして、シミュレーションは各機器５０〜５７の特性値などを参照しながら実施するが、この程度の規模であれば、シミュレーション頻度を少なくしても、結果に大差は生じない。【００９４】  また、これらの機器制御プログラムは、統合管理装置１によって、機器制御プログラムとしての資質が評価され、その結果、改善され、または廃棄される等、機器制御プログラムとしての資質が最良状態に維持されている。【００９５】  以後、前述した図２を参照して説明した手順で各機器５０〜５７を制御することで、これら機器５０〜５７の全体を省エネルギー指向、電気料金最小とする制御が達成される。【００９６】  ところで、種々の環境条件データをもとに行う故障診断は、コゼネレーション機器、空調機器を重点に、累積運転時間をその機器の運転実績から得られた故障間平均時間（ＭＴＢＦ）と対比さ���、効率の変化や環境条件データを解析するなど、予防保全は全部の機器を対象に実施する。
【産業上の利用可能性】
【００９７】  上述したように、本発明に係る制御管理システムは、エネルギーを熱や動力などの他のエネルギーに変換する機器を設置するあらゆる事業場所にとって有用である。さらに、本発明は、統合エネルギー供給システムを構成するエネルギー変換器における省エネルギーの最適制御方式に適用し、統合エネルギー供給システムの実現に寄与することができる。
【符号の説明】
【００９８】  １  統合管理装置、２  事業所、３  場所制御装置、４  機器コントローラ、５  機器、６  外センサー、７  内センサー、８  通信回線、１１  初診断部、１２  改善対策部、１３  再診断部、１４  記録部、１５  記録部、１６  解析部、３１  制御条件記憶部、３２  環境条件記憶部、３３  制御プログラム記憶部、３４  制御プログラム選択部、３５  シミュレーション部、３６  選択プログラム記憶部、３７  制御目標値記憶部、４０〜４７  機器コントローラ、５０〜５７  機器、６３  屋外センサー、７３  内センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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